DE19510302A1

DE19510302A1 - Surface treated piston rod

Info

Publication number: DE19510302A1
Application number: DE1995110302
Authority: DE
Inventors: Rolf Dr Angermann
Original assignee: August Bilstein GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Bilstein GmbH
Priority date: 1995-03-22
Filing date: 1995-03-22
Publication date: 1996-09-26
Anticipated expiration: 2015-03-23
Also published as: ES2091734T1; GR960300067T1; EP0733720A1; DE19510302C2

Description

Die Erfindung betrifft eine oberflächenbehandelte Kolbenstange für einen hydraulischen Schwingungsdämpfer mit einem in einem Dämpfungszylinder axial verschieblich geführten und mit einer Kolbenstange verbundenen Kolben, wobei der Kolben druckabhängi ge Dämpfungsventile für einen Austausch von Dämpfungsflüssig keit in der Zug- und in der Druckstufe aufweist und den Dämp fungszylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt.The invention relates to a surface-treated piston rod for a hydraulic vibration damper with one in one Damping cylinder guided axially and with a Piston rod connected piston, the piston pressure dependent Damping valves for an exchange of damping fluid speed in the rebound and in the compression stage and the damper cylinder divided into two work rooms.

Die Oberflächen von Kolbenstangen für hydraulische Schwingungs dampfer sind starken abrasiven und korrosiven Beanspruchungen ausgesetzt und müssen zudem - insbesondere bei Federbeinkon struktionen - in der Lage sein, auch mechanische Belastungen in Form von Biegungen und Flächenpressungen schadlos während der gesamten Lebensdauer zu ertragen.The surfaces of piston rods for hydraulic vibration Steamer are strong abrasive and corrosive loads exposed and must also - especially with strut con structures - be able to withstand even mechanical loads Form of bends and surface pressures harmless during the endure entire life.

Hierzu werden die Kolbenstangen in aller Regel einer Oberflä chenbehandlung zugeführt, die es ermöglicht, die Oberflächen des zur Aufnahme der mechanischen Belastungen hochfesten und zähen Kernwerkstoffes so zu bearbeiten, daß zum einen eine ge nügende Härte zur Verfügung steht, die ein problemloses Gleiten in metallischen Führungen ohne gegenseitigen abrasiven Ver schleiß ermöglicht, und die auf der anderen Seite gewährlei stet, daß ein Korrosionsschutz vorhanden ist, der aggressiven Medien wie zum Beispiel Wasser und Salz widersteht. Zusätzlich muß die Oberfläche der Kolbenstange eine solch geringe Rauhig keit aufweisen, daß eine einwandfreie Abdichtung mit gummiela stischen Dichtlippen gegenüber dem Innenraum des Schwingungs dämpfers auch unter hohen Drücken möglich ist.For this purpose, the piston rods are usually a surface Chen treatment fed, which enables the surfaces of high strength to absorb the mechanical loads and tough core material to be processed so that on the one hand a ge sufficient hardness is available, which makes sliding smooth in metallic guides without mutual abrasive ver allows wear, and on the other hand, guarantees Continues that there is corrosion protection, the aggressive Resists media such as water and salt. In addition the surface of the piston rod must be such a slight roughness show that a perfect seal with gummiela static sealing lips against the interior of the vibration damper is possible even under high pressures.

In aller Regel wird dies heute dadurch erreicht, daß die Kol benstangen entweder mit einer kombinierten Härtung und Ver chromung oberflächenbehandelt werden, oder aber lediglich ver chromt werden und die Härte der dann etwas verdickten Chrom schicht zur Verbesserung der Gleitreibungseigenschaften ausge nutzt wird. Durch die Verchromung ergibt sich gleichermaßen auch der Korrosionsschutz gegenüber aggressiven Medien.As a rule, this is achieved today in that the col benstangen either with a combined hardening and Ver Chromium surface treatment, or just ver be chromed and the hardness of the then somewhat thickened chrome layer to improve the sliding friction properties is used. The chrome plating results equally also corrosion protection against aggressive media.

Nachteilig bei den bisherigen Behandlungsweisen ist es jedoch, daß zum einen die Härtung und die Verchromung umfangreiche Vor- und Nachbearbeitungen wie Schleifen, Feinschleifen, Vorhärten, Polieren etc. erfordern, und daß zum anderen die Verchromung Rückstände in Form von galvanischen Schlämmen oder Chromresten erzeugt, die auf aufwendige Weise entsorgt oder weiterverarbei tet werden müssen. Auch entstehende Dämpfe in Chrombädern sind gefährlich und erfordern eine besondere Abschirmung des gesam ten Verchromungsprozesses.However, it is disadvantageous with the previous treatment methods that that on the one hand the hardening and the chrome plating and post-processing such as grinding, fine grinding, pre-hardening, Polishing etc. require, and that the chrome plating Residues in the form of galvanic sludge or chrome residues generated, which is disposed of in a complex manner or further processed must be checked. Vapors are also generated in chrome baths dangerous and require special shielding of the whole chrome plating process.

Es bestand also für die Erfindung die Aufgabe, eine oberflä chenbehandelte Kolbenstange vorzuschlagen, welche sich in ihren Eigenschaften bezogen auf den Widerstand gegen abrasiven Ver schleiß und gegen Korrosion den bisherigen im Stand der Technik vorhandenen Kolbenstangen mindestens ebenbürtig ist und welche die Vielzahl an Bearbeitungsprozessen während der Herstellung erniedrigt und gleichzeitig so aufgebaut ist, daß das gesamte Herstellungsverfahren keine umweltschädlichen Einflüsse oder Rückstände erzeugt.It was therefore the task of the invention, a surface propose a treated piston rod, which is in their Properties related to resistance to abrasive ver wear and against corrosion the previous in the prior art existing piston rods is at least equal and which the multitude of machining processes during production is degraded and at the same time is constructed so that the whole Manufacturing process no environmentally harmful influences or Residues generated.

Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruches. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen ent halten.The task is solved by the features of the main claim. Advantageous further developments are ent in the dependent claims hold.

Gleichermaßen wird ein Verfahren bereitgestellt, welches in be sonders vorteilhafter Weise zur Herstellung der erfindungsge mäßen Kolbenstangen geeignet ist.Likewise, a method is provided which is described in be particularly advantageous way of producing the fiction piston rods is suitable.

Hierbei weisen die oberflächennahen Bereiche der Kolbenstange ausgehend vom Kernwerkstoff zunächst eine die Ausscheidungen der Legierungselemente beinhaltende Diffusionsschicht auf, wo bei eine sich an die Diffusionsschicht anschließende und zur Oberfläche hinweisende, mit erhöhtem Stickstoffanteil versehene Verbindungsschicht vorhanden ist, und wobei die zur Oberfläche weisenden Bereiche der Verbindungsschicht mit einer Oxidschicht versehen sind, und wobei die Oberfläche der Oxidschicht eine Rauhigkeit Rz von höchstens 0,8 µm aufweist.Here, the areas of the piston rod near the surface based on the core material, one of the excretions of the diffusion layer containing alloy elements on where in a subsequent to the diffusion layer and Indicative surface, with increased nitrogen content Link layer is present, and being the surface facing areas of the connection layer with an oxide layer are provided, and wherein the surface of the oxide layer is a Has a roughness Rz of at most 0.8 µm.

Durch einen solchen Schichtaufbau in den oberflächennahen Be reichen ergibt sich zunächst in der Ausscheidungs- oder Diffu sionsschicht eine hohe Festigkeit und Warmfestigkeit, welche durch Druckeigenspannungen entsteht, die wiederum durch Nitrit ausscheidungen der Legierungselemente verursacht werden. Die sich anschließende Verbindungsschicht mit ihren im Gefüge vor handenen Nitritnadeln zeichnet sich durch besondere Härte und durch eine bereits relativ gute Korrosionsbeständigkeit aus, die jedoch durch die aufgelegte Oxidschicht noch so weit ver bessert wird, daß zum Beispiel in einem vergleichenden Salz sprühtest nach DIN 50021 ein Wert von bis zu 240 Stunden Stand zeit erreicht wird.Through such a layer structure in the near-surface Be rich results first in the excretion or diffusion sionsschicht a high strength and heat resistance, which due to residual compressive stress, which in turn is caused by nitrite precipitations of the alloying elements are caused. The subsequent connection layer with their in the structure existing nitrite needles are characterized by special hardness and from a relatively good corrosion resistance, which, however, ver so far due to the applied oxide layer is improved, for example, in a comparative salt spray test according to DIN 50021 a value of up to 240 hours standing time is reached.

Besonders vorteilhaft werden sowohl die Druckeigenspannungen in der Diffusionsschicht als auch die Härte in der Verbindungs schicht beeinflußt, wenn die mit einem erhöhten Stickstoffan teil versehene Verbindungsschicht als Eisen-Stickstoff-Verbin dungen im wesentlichen Fe_2-3N und/oder Fe₄N Verbindungen auf weist. Dies ist abhängig von Art und Partialdruck der in der Nitrierkammer genutzten Gase (zum Beispiel H₂N₂CH₄) und von der chemischen Analyse des verwendeten Grund- oder Kernwerkstoffes.Both the residual compressive stresses in the diffusion layer and the hardness in the compound layer are particularly advantageously influenced if the compound layer provided with an increased nitrogen content as iron-nitrogen compounds essentially has Fe _2-3 N and / or Fe₄N compounds. This depends on the type and partial pressure of the gases used in the nitriding chamber (for example H₂N₂CH₄) and on the chemical analysis of the base or core material used.

Eine besonders wirkungsvolle und gegenüber korrosiven Medien besonders beständige Oxidschicht erreicht man, wenn die Oxid schicht im wesentlichen aus mit Sauerstoffüberschuß belegtem Fe₃O₄ besteht.A particularly effective and against corrosive media particularly stable oxide layer can be achieved if the oxide layer consists essentially of an excess of oxygen Fe₃O₄ exists.

Die so erzeugte Oxidschicht weist ein besonders homogenes Er scheinungsbild auf und läßt aufgrund ihrer gleichmäßigen Struk tur keinen Raum für Schalenbildung oder Abplatzungen auch wäh rend einer langen Betriebsdauer.The oxide layer produced in this way has a particularly homogeneous Er appearance and leaves due to their uniform structure no space for shell formation or flaking long service life.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der oberflächenbehandelten Kolbenstange ergibt sich, wenn die Verbindungsschicht höchstens bis in eine von der Oberfläche gemessene Tiefe von 25 µm und die Diffusionsschicht höchstens bis in eine von der Oberfläche gemessene Tiefe von 1,5 mm in den Kolbenstangenwerkstoff hin einreicht.Another advantageous embodiment of the surface-treated Piston rod results when the connection layer at most to a depth of 25 µm measured from the surface and the diffusion layer at most up to one from the surface measured depth of 1.5 mm into the piston rod material submits.

Bei einer solchen Begrenzung der jeweiligen Einwirkungstiefen vermeidet man ein Abfallen der Härte in der Verbindungsschicht.With such a limitation of the respective depths of action avoiding a drop in hardness in the connection layer.

Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn die oberflächennahen Berei che der Kolbenstange eine Grundhärte von 50-70 HRC besitzen.It is also advantageous if the area near the surface surface of the piston rod have a basic hardness of 50-70 HRC.

Mit einer solchen Grundhärte bzw. voreingestellten Härte des oberflächennahen Kernwerkstoffes lassen sich nicht nur die Ver bindungs- und Diffusionsschicht auf ein niedriges Maß und damit das gesamte Nitrierverfahren in seinem zeitlichen Verlauf redu zieren, sondern es wird auch das Zwischenschalten von Schleif vorgängen ermöglicht, welche bereits vor Beginn aller Oberflä chenbehandlungen die Rauhigkeit der Oberfläche zu niedrigen Werten voreinstellen.With such a basic hardness or preset hardness of not only the Ver binding and diffusion layer to a low level and thus the entire nitriding process in its temporal course redu grace, but it will also interpose grinding processes that already exist before the start of all surfaces surface treatments to reduce the roughness of the surface Preset values.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren, welches in besonderer Weise geeignet ist, die Oberfläche der erfindungsgemäßen Kolbenstange zu behandeln, besteht darin, daß die unbehandelte Kolbenstange zunächst gehärtet und nachfolgend feingeschliffen wird, daß da nach die Oberfläche der Kolbenstange einem Nitrierprozeß unter worfen wird, welcher eine gehärtete äußere Verbindungsschicht und eine darunterliegende Diffusionsschicht erzeugt, und daß letztlich die nitriergehärtete Oberfläche der Kolbenstange ei ner Oxidierung unterzogen wird. A method according to the invention, which in a special way is suitable, the surface of the piston rod according to the invention to treat is that the untreated piston rod first hardened and then finely ground that there after the surface of the piston rod under a nitriding process which is a hardened outer tie layer and creates an underlying diffusion layer, and that ultimately the nitrided surface of the piston rod undergoes oxidation.

Bei einer solchen Verfahrensweise wird durch die zunächst durchgeführte Härtung und den anschließenden Feinschliff eine Voreinstellung der Rauhigkeit erreicht, die dazu führt, daß das nachfolgende Nitrierverfahren, welches in aller Regel wieder die Rauhigkeit erhöht, problemlos durchzuführen ist. Auch wird hierdurch eine Voreinstellung des Kolbenstangendurchmessers er möglicht, die der Tatsache Rechnung trägt, daß durch die aufge brachte und über die Ursprungsoberfläche hinaus stehende Ni trierschicht eine leichte Vergrößerung des Durchmessers der Kolbenstange stattfinden kann. Die anschließend aufgebrachte Oxidschicht trägt wenig zur Änderung der Oberflächenrauhigkeit bei, so daß im Zusammenspiel mit der Voreinstellung durch den Feinschliff hier eine sichere Verfahrensweise für das Erreichen einer Rauhigkeit Rz bereitgestellt wird, welche unterhalb von 0,8 µm, im Regelfall sogar unter 0,4 µm liegt.In such a procedure, the first performed hardening and the subsequent fine-tuning Preset the roughness reached, which leads to that subsequent nitriding process, which is usually again the roughness increases, is easy to carry out. Also will thereby presetting the piston rod diameter possible, which takes into account the fact that by the above brought Ni and standing beyond the original surface a slight increase in the diameter of the Piston rod can take place. The one subsequently applied Oxide layer does little to change the surface roughness at, so that in interaction with the presetting by the Fine-tuning here is a safe procedure for achieving this a roughness Rz is provided which is below 0.8 µm, usually less than 0.4 µm.

Ein gleichermaßen vorteilhaftes Verfahren ergibt sich, wenn die unbehandelte Kolbenstange zunächst gehärtet und nachfolgend ge schliffen wird, und danach die Oberfläche der Kolbenstange ei nem Nitrierprozeß unterworfen wird, welcher eine gehärtete äu ßere Verbindungsschicht und eine darunterliegende Diffusions schicht erzeugt, und daß letztlich die nitriergehärtete Ober fläche der Kolbenstange zunächst einem weiteren Feinschliff und anschließend einer Oxidierung unterzogen wird.An equally advantageous method results if the untreated piston rod first hardened and then ge is ground, and then the surface of the piston rod Nem is subjected to a nitriding process, which has a hardened outer outer connection layer and an underlying diffusion layer creates, and that ultimately the nitrided shell surface of the piston rod first a further finishing touch and is then subjected to an oxidation.

Trotz der im Stand der Technik bestehenden Sicht, daß nämlich nitrierte Flächen nicht mehr geschliffen werden sollen, weil es aufgrund der hohen Härte zu ausgebrochenen Stellen und mikro skopisch feinen Aufreißungen kommen kann, läßt das hier offen barte Verfahren einen Feinschliff der Nitrierschicht bzw. der Verbindungsschicht zu, ohne daß es zu den gefürchteten Erhöhun gen der Rauhigkeit kommt.Despite the view existing in the prior art that namely nitrided surfaces should no longer be ground because it is due to the high hardness to chipped areas and micro skopically fine tears can leave here open barte process fine-tuned the nitride layer or Link layer too, without causing the dreaded increase against the roughness.

Nach der zunächst erfolgenden Härtung wird die Kolbenstange demnach in einer Weise geschliffen, daß noch nicht der endgül tigen Rauhigkeit Rechnung getragen wird, jedoch schon die Durchmesservergrößerung und das Verhindern von Ausbrüchen in der Nitritschicht durch eine Voreinstellung der Grundrauhigkeit verhindert wird. Die danach erfolgende Nitrierung der Oberflä che bewirkt dann den bereits geschilderten Aufbau von Verbin dungsschicht und Diffusionsschicht.After the initial hardening, the piston rod therefore ground in such a way that not yet the final the roughness is taken into account, but the Increasing diameter and preventing breakouts in the nitrite layer by presetting the basic roughness is prevented. The subsequent nitriding of the surface che then causes the already described structure of Verbin manure layer and diffusion layer.

Mit dem vorbereitenden Schliff der Oberfläche ergibt sich nun die Möglichkeit eines Feinschliffes der nitrierten Verbindungs schicht, ohne daß Ausbrüche aufgrund der hohen Härte entstehen können. Verhindert wird dies durch die voreingestellte Grund rauhigkeit in der Weise, daß die relativ niedrigen "Spitzen und Täler" des im Rauhigkeitsmaßstab dargestellten Oberflächenpro files durch die Feinschliffkräfte in ihrem jeweiligen Grundpro fil nicht über ihre Festigkeitsgrenzen beansprucht werden.With the preparatory sanding of the surface, this now results the possibility of fine-tuning the nitrided connection layer without breaking out due to the high hardness can. This is prevented by the preset reason roughness in such a way that the relatively low "peaks and Valleys "of the surface pro files by the fine grinding forces in their respective basic pro can not be stressed beyond their strength limits.

Die nachfolgende Oxidierung ergibt dann in Kombination mit dem gesamten vorbereitenden Behandlungsverfahren eine sehr geringe Rauhigkeit und gleichzeitig eine ausgezeichnete Härte und Kor rosionsfestigkeit.The subsequent oxidation then results in combination with the entire preparatory treatment process is very low Roughness and at the same time excellent hardness and corrosion resistance to corrosion.

In einer vorteilhaften Ausbildung des Verfahrens erfolgt die Härtung der Kolbenstange durch eine Induktionshärtung, bei der in einfacher Weise die Kolbenstange durch eine Spule geführt und danach in einem mit Sprühdüsen aufgebrachten Wasserbad ab gekühlt wird. Hierdurch läßt sich eine relativ schnelle Härtung durchführen, und der apparative Aufwand ist von den Kosten und vom Raumbedarf her in sehr engen Grenzen zu halten.In an advantageous embodiment of the method, the Hardening of the piston rod by induction hardening in which easily guided the piston rod through a coil and then in a water bath with spray nozzles is cooled. This allows a relatively quick hardening perform, and the equipment effort is of the cost and to keep the space requirements within very narrow limits.

Die Oxidation erfolgt vorteilhafterweise dadurch, daß man die Kolbenstange einer überhitzten Wasserdampfatmosphäre aussetzt. Durch die Temperatur und die im Wasserdampf vorhandenen hohen Sauerstoffanteile erreicht man auf einfache Weise die gewünsch te mit Sauerstoffüberschuß belegte Fe₃O₄-Oxidschicht.The oxidation advantageously takes place in that the Exposes the piston rod to an overheated steam atmosphere. Due to the temperature and the high water vapor Oxygen proportions are easily achieved te covered with excess oxygen Fe₃O₄ oxide layer.

In den Fällen, in denen außergewöhnliche Anforderungen an die Oberflächenstruktur gestellt werden, d. h. falls besonders ge ringe Rauhigkeitswerte erreicht werden sollen, wird die oxi dierte Oberfläche vorteilhafterweise abschließend einem Präge polierverfahren unterzogen. Durch ein solches Prägepolieren werden auf einfache Weise die im Rauhigkeitsmaßstab noch vor handenen "Spitzen" der Oberfläche eingewalzt.In cases where there are exceptional requirements for the Surface structure are provided, d. H. if especially ge rings should be reached, the oxi finished surface advantageously an embossing subjected to polishing processes. By such an embossing polishing are simply in the roughness scale before existing "tips" of the surface rolled.

In einer besonders vorteilhaften Ausprägung wird die nitrierge härtete Oberfläche der Kolbenstange durch einen Plasma- Nitrierprozeß erzeugt, welcher durch eine kontrollierte und ge pulste Glimmentladung auf der Kolbenstangenoberfläche ermög licht wird.In a particularly advantageous embodiment, the nitriding hardened surface of the piston rod by a plasma Nitriding process generated, which by a controlled and ge pulsed glow discharge on the piston rod surface enables light becomes.

Hierdurch läßt sich eine besonders gleichmäßige und einen kon trollierten Nitriteintrag aufweisende Verbindungsschicht auf bauen. This allows a particularly uniform and a con trolled connection layer having nitrite entry to build.

Beim Plasma-Nitrieren befindet sich üblicherweise im Inneren der Nitrierkammer das Behandlungsgas (zum Beispiel H₂N₂CH₄), welches durch die Zufuhröffnung in die durch die Abfuhröffnung vakuumisierte Nitrierkammer einströmen kann.When plasma nitriding is usually inside the nitrating chamber the treatment gas (for example H₂N₂CH₄), which through the feed opening into the through the discharge opening vacuumed nitriding chamber can flow.

Mit Hilfe von Anschlußleitungen wird zwischen der Kolbenstange als Kathode und den Nitrierkammerwandungen als Anode eine im pulsförmige Spannung angelegt, die zu einer Glimmentladung auf der Oberfläche der Kolbenstange führt. Die Nitrierkammer ist über einen Erdungsanschluß geerdet. Durch die pulsförmige La dung über eine besonders geregelte Spannungsquelle werden loka le Werkstoffüberhitzungen oder Bogenentladungen vermieden.With the help of connecting lines between the piston rod as the cathode and the nitriding chamber walls as the anode Pulse-shaped voltage applied, leading to a glow discharge the surface of the piston rod. The nitriding chamber is grounded via an earth connection. Due to the pulsating La via a specially regulated voltage source le Material overheating or arc discharges avoided.

Durch die sich auf der Oberfläche ausbildende Glimmentladung und dort stattfindenden Ionisationsprozeß werden die Nitride in den oberflächennahen Bereichen eingelagert.Due to the glow discharge that forms on the surface and the ionization process taking place there, the nitrides in the areas near the surface.

Anhand eines Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher er läutert.Using an exemplary embodiment, the invention he he purifies.

Es zeigenShow it

Fig. 1 eine Prinzipskizze des Oberflächen aufbaus einer erfindungsgemäßen ober flächenbehandelten Kolbenstange, Fig. 1 is a schematic diagram of the surface structure of a surface treated according to the invention the upper piston rod,

Fig. 2 das Diagramm eines Härteverlaufes über die oberflächennahen Bereiche einer erfindungsgemäß behandelten Kolben stange, Fig. 2 shows the diagram of a rod-hardness profile over the surface-near regions of an inventively treated flask

Fig. 3 die durch das Nitrieren entstandene Erhöhung der Oberflächenrauhigkeit,The resulting increase by nitriding Fig. 3, the surface roughness,

Fig. 4 die durch das erfindungsgemäße Ver fahren erreichte Oberflächenrauhig keit. Fig. 4 the speed achieved by the United driving surface roughness.

In der Fig. 1 ist ein vergrößerter Ausschnitt aus dem oberflä chennahen Bereich einer erfindungsgemäß aufgebauten Kolbenstan ge gezeigt, in welchem man ausgehend vom Kernwerkstoff bzw. Grundwerkstoff 1 in Richtung auf die Oberfläche die Diffusions- oder Ausscheidungsschicht 2, die Verbindungsschicht 3 und die Oxidschicht 4 erkennt.In Fig. 1 an enlarged detail of the oberflä-near area of an inventively constructed piston rod is shown ge in which one starting from the core material or the base material 1 in the direction of the surface of the diffusion or excretion layer 2, the bonding layer 3 and the oxide layer 4 recognizes.

Neben dem Ausschnitt und im Maßstab des Schichtaufbaus ist die Stickstoff- bzw. Nitritkonzentration aufgetragen, die sich von dem normalen Gehalt des Grundwerkstoffes 1′ über eine kontinu ierliche Zunahme in der Diffusionsschicht 2′ schließlich bis in die gewünschte Konzentration 3′ in der Verbindungszone aufbaut.In addition to the cutout and the scale of the layer structure, the nitrogen or nitrite concentration is plotted, which builds up from the normal content of the base material 1 'via a continuous increase in the diffusion layer 2 ' to the desired concentration 3 'in the connection zone.

Die Fig. 2 zeigt den zu einem derartigen Schichtaufbau gehöri gen Härteverlauf anhand der Härtekurve 5, welche in einem Dia gramm aufgetragen ist, das als Ordinate die Härte 6 und als Ab szisse den Randabstand 7 beinhaltet. Die Nullage der Abbisse 7 stellt dabei die Oberfläche der Kolbenstange dar. Fig. 2 shows a layer construction such gehöri gen hardness profile on the basis of the hardness curve 5, which is applied in a slide program that includes as the ordinate, the hardness and 6 as Ab szisse the edge spacing 7. The zero position of the bites 7 represents the surface of the piston rod.

Man erkennt die durch die Nitrierung entstehende Randhärte 8, die in Richtung auf den Grundwerkstoff langsam abfällt und im Zentrum der Verbindungsschicht etwa auf den Wert 9 abgesunken ist. Die Grund- oder Kernhärte des Kolbenstangenwerkstoffes wird durch den Kurventeil 10 dargestellt.One can see the edge hardness 8 resulting from the nitriding, which slowly drops towards the base material and has dropped to about 9 in the center of the connecting layer. The basic or core hardness of the piston rod material is represented by the curve part 10 .

Die Fig. 3 zeigt in anschaulicher Weise die durch das Nitrieren entstehende Erhöhung der Oberflächenrauhigkeit 11 im Vergleich zur vor der Nitrierung vorhandenen Grundrauhigkeit 12. Die Or dinate 13 zeigt hier die Rauhigkeitswerte, welche aus einer An zahl 14 von Versuchsmustern gemittelt wurden. FIG. 3 shows clearly the increase in surface roughness 11 that results from nitriding compared to the basic roughness 12 that existed before nitriding. The Or dinate 13 shows the roughness values, which were averaged from a number 14 of test samples.

Die Fig. 4 zeigt nun die erfindungsgemäße Behandlung der Kol benstangenoberfläche, bei der eine Anzahl 14′ von Versuchsmu stern geprüft wurde. Die Kurve 15 stellt hierbei die gemittel ten Werte nach Abschluß der Oberflächenbehandlung dar, während die Kurve 16 den Zustand vor der Nitrierung beschreibt. Auf der Ordinate 13 ist wiederum die Oberflächenrauhigkeit aufgetragen. Fig. 4 shows the treatment of the Kol benstangenfläche according to the invention, in which a number 14 'of Versuchsmu star was tested. Curve 15 represents the mean values after completion of the surface treatment, while curve 16 describes the state before nitriding. The surface roughness is in turn plotted on the ordinate 13 .

Man erkennt hier deutlich, daß durch das erfindungsgemäße Ver fahren eine Oberfläche erreicht wird, die sowohl in Bezug auf den Korrosionsangriff als auch mit Blick auf die sichere Ab dichtung und die Eigenschaften in Bezug auf metallisch gleiten de Führung und Lagerung ausgesprochen gute Verwendungseigen schaften bereitstellt.It can be clearly seen here that the Ver drive a surface that is achieved both in terms of the corrosion attack as well as with a view to safe ab seal and the properties related to metallic sliding de Management and storage very good use provides.

BezugszeichenlisteReference list

1 Kernwerkstoff der Kolbenstange
1′ Relative Nitritkonzentration des Grundwerkstoffes
2 Diffusionsschicht
2′ Relative Nitritkonzentration der Diffusionsschicht
3 Verbindungsschicht
3′ Relative Nitritkonzentration der Verbindungsschicht
4 Oxidschicht
5 Härtekurve, Härteverlauf abhängig vom Abstand zur Oberfläche
6 Härte (Ordinate)
7 Randabstand
8 Randhärte
9 Härte der Verbindungsschicht
10 Kernhärte
11 Oberflächenrauhigkeit
12 Grundrauhigkeit
13 Rauhigkeit (Ordinate)
14 Anzahl der Versuchsmuster
15, 16 Rauhigkeitskurven 1 piston rod core material
1 ′ Relative nitrite concentration of the base material
2 diffusion layer
2 ′ Relative nitrite concentration of the diffusion layer
3 connection layer
3 ′ Relative nitrite concentration of the compound layer
4 oxide layer
5 hardness curve, hardness curve depending on the distance to the surface
6 hardness (ordinate)
7 edge distance
8 edge hardness
9 Hardness of the connection layer
10 core hardness
11 surface roughness
12 basic roughness
13 roughness (ordinate)
14 Number of test samples
15 , 16 roughness curves

Claims

1. Oberflächenbehandelte Kolbenstange für einen hydraulischen Schwingungsdämpfer mit einem in einem Dämpfungszylinder axial verschieblich geführten und mit einer Kolbenstange verbundenen Kolben, wobei der Kolben Ventile für einen Austausch von Dämp fungsflüssigkeit in der Zug- und in der Druckstufe aufweist und den Dämpfungszylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt, dadurch gekennzeichnet, daß die oberflächennahen Bereiche der Kolbenstange ausgehend vom Kernwerkstoff (1) zunächst eine Diffusionsschicht (2) auf weisen, wobei eine sich an die Diffusionsschicht anschließende und zur Oberfläche hinweisende, mit erhöhtem Stickstoffanteil versehene Verbindungsschicht (3) vorhanden ist, und bei der die zur Oberfläche weisenden Bereiche der Verbindungsschicht mit einer Oxidschicht (4) versehen sind, und die Oberfläche der Oxidschicht eine Rauhigkeit Rz von höchstens 0,8 µm aufweist.1. Surface-treated piston rod for a hydraulic vibration damper with a piston axially displaceably guided in a damping cylinder and connected to a piston rod, the piston having valves for an exchange of damping fluid in the rebound and compression stages and dividing the damping cylinder into two working spaces, characterized in that the near-surface regions of the piston rod, starting from the core material (1) first, a diffusion layer (2) to have, one adjoining the diffusion layer and pointing toward the surface, provided with an increased proportion of nitrogen compound layer (3) is present, and wherein the areas of the connecting layer facing the surface are provided with an oxide layer ( 4 ), and the surface of the oxide layer has a roughness Rz of at most 0.8 μm.

2. Oberflächenbehandelte Kolbenstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einem erhöhten Stickstoffanteil versehene Verbin dungsschicht (3) als Eisen-Stickstoff-Verbindungen im wesentli chen Fe_2-3N und/oder Fe₄N Verbindungen aufweist. 2. Surface-treated piston rod according to claim 1, characterized in that the provided with an increased nitrogen content connec tion layer ( 3 ) as iron-nitrogen compounds in the main Chen Fe _2-3 N and / or Fe₄N compounds.

3. Oberflächenbehandelte Kolbenstange nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Oxidschicht (4) im wesentlichen aus mit Sauerstoffüber schuß belegtem Fe₃O₄ besteht.3. Surface-treated piston rod according to claim 1 or 2, characterized in that the oxide layer ( 4 ) consists essentially of Fe₃O₄ coated with oxygen excess.

4. Oberflächenbehandelte Kolbenstange nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsschicht (3) höchstens bis in eine von der Oberfläche gemessene Tiefe von 25 µm und die Diffusionsschicht (2) höchstens bis in eine von der Oberfläche gemessene Tiefe von 1,5 mm in den Kolbenstangenwerkstoff hineinreicht.4. Surface-treated piston rod according to claim 1 to 3, characterized in that the connecting layer ( 3 ) at most up to a depth measured from the surface of 25 microns and the diffusion layer ( 2 ) at most up to a depth measured from the surface of 1.5 mm extends into the piston rod material.

5. Oberflächenbehandelte Kolbenstange nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die oberflächennahen Bereiche der Kolbenstange eine Grund härte von 50-70 HRC besitzen.5. Surface-treated piston rod according to claim 1 to 4, characterized that the near-surface areas of the piston rod are a reason have a hardness of 50-70 HRC.

6. Verfahren zur Herstellung einer oberflächenbehandelten Kolbenstange für einen hydraulischen Schwingungsdämpfer mit ei nem in einem Dämpfungszylinder axial verschieblich geführten und mit einer Kolbenstange verbundenen Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unbehandelte Kolbenstange zunächst gehärtet und nach folgend feingeschliffen wird, daß danach die Oberfläche der Kolbenstange einem Nitrierprozeß unterworfen wird, welcher eine gehärtete äußere Verbindungsschicht (3) und eine darunterlie gende Diffusionsschicht (2) erzeugt, und daß letztlich die ni triergehärtete Oberfläche der Kolbenstange einer Oxidierung un terzogen wird. 6. A process for the production of a surface-treated piston rod for a hydraulic vibration damper with egg nem axially displaceably guided in a damping cylinder and connected to a piston rod according to claim 1, characterized in that the untreated piston rod is first hardened and then ground after that the surface thereafter the piston rod is subjected to a nitriding process which produces a hardened outer connecting layer ( 3 ) and an underlying diffusion layer ( 2 ), and that ultimately the nitrided surface of the piston rod is subjected to oxidation un.

7. Verfahren zur Herstellung einer oberflächenbehandelten Kolbenstange für einen hydraulischen Schwingungsdämpfer mit ei nem in einem Dämpfungszylinder axial verschieblich geführten und mit einer Kolbenstange verbundenen Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unbehandelte Kolbenstange zunächst gehärtet und nach folgend geschliffen wird, daß danach die Oberfläche der Kolben stange einem Nitrierprozeß unterworfen wird, welcher eine ge härtete äußere Verbindungsschicht (3) und eine darunterliegende Diffusionsschicht (2) erzeugt, und daß letztlich die nitrierge härtete Oberfläche der Kolbenstange zunächst einem weiteren Feinschliff und anschließend einer Oxidierung unterzogen wird.7. A method for producing a surface-treated piston rod for a hydraulic vibration damper with egg nem axially displaceably guided in a damping cylinder and connected to a piston rod piston according to claim 1, characterized in that the untreated piston rod is first hardened and then ground that the surface thereafter the piston rod is subjected to a nitriding process, which produces a hardened outer connecting layer ( 3 ) and an underlying diffusion layer ( 2 ), and that ultimately the nitrided surface of the piston rod is first subjected to further fine-tuning and then to oxidation.

8. Verfahren zur Herstellung einer oberflächenbehandelten Kolbenstange gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die unbehandelten Kolbenstangen zunächst einer Induktions härtung unterzogen werden.8. Process for making a surface treated Piston rod according to claim 6 or 7, characterized, that the untreated piston rods are first of all induction undergo curing.

9. Verfahren zur Herstellung einer oberflächenbehandelten Kolbenstange nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidierung dadurch erfolgt, daß die Kolbenstangenober fläche überhitztem Wasserdampf ausgesetzt wird.9. Process for making a surface treated Piston rod according to one of claims 6 to 8, characterized, that the oxidation takes place in that the piston rods at the top surface exposed to superheated steam.

10. Verfahren zur Herstellung einer oberflächenbehandelten Kolbenstange nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die Oxidierung die Kolbenstangenoberfläche einem Prägepolieren unterzogen wird. 10. Process for producing a surface-treated Piston rod according to one of claims 6 to 9, characterized, that after oxidation the piston rod surface is subjected to embossing polishing.

11. Verfahren nach Anspruch 6 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die nitriergehärtete Oberfläche der Kolbenstange durch ei nen Plasma-Nitrierprozeß erzeugt wird, welcher durch eine kon trollierte und gepulste Glimmentladung auf der Kolbenstan genoberfläche erfolgt.11. The method according to claim 6 or 10, characterized, that the nitrided surface of the piston rod by ei NEN plasma nitriding process is generated, which by a con trolled and pulsed glow discharge on the piston rod gene surface takes place.